1470

кали в масштабе откладываем эту величину и через полученную точ­ ку проводим горизонталь до пересечения с кривой F B(Z). Абсциссой точки пересечения является Z = 1,286. Соответственно, объем смеси, который можно принять в резервуар № 4, по формуле (6.4)

V . M4 = 92,7-(1,286-0,629) = 60,9 м >.

Таким образом, всего в оба резервуара может быть принят объем смеси 210,8+60,9=271,7 м3. Так как 271,7005, то раскладку смеси необходимо продолжить.

7.0чередную «порцию» смеси направляем в резервуар № 9. На­ ходим сумму =1,4+1,217+0,619=3,236. Выполняя те же построения, что и ранее, находим Z = l,6 .

Соответственно, объем смеси, который можно направить в ре­

следовательно, весь остаток смеси может быть принят в резервуар №3. Ю.Таким образом вся смесь бензина и топлива ТС-1 расклады­

Пример 6.6. Подобрать диаметр отвода для сброса на нефтебазу дизельного топлива в количестве 17,5 тыс. т/год из 5,09 млн.т, пере­ качиваемых по нефтепродуктопроводу с расходом 1135 м3/ч.В каче­ стве основных насосов на М НПП используются НМ 1250-260 с ро­ тором D 2 =418 мм, включенные последовательно в количестве т мн =3. Принять L,=70 км; D, =514 мм; L2=40 км; D2 =514 мм; L3=35 км; а 0 =2°; AZ=45 м; Н кп=40 м; г=820 кг/м3; v=6 мм2/с.

Решение

1. Продолжительность перекачки дизтоплива по нефтепродуктоп­ роводу

5,09-10’ = 5469 ч/год. Т _ 820-1135

209

2.Годовой объем сброса дизельного топлива на нефтебазу

Ч бр = 17500-103 = 21342 м3Дод. 820

3.Минимально необходимый расход в отводе по формуле (6.21)

1,5-1,2-21342

Ятреб

= 23,4 м3/ч.

0,3-5469

4.Число Рейнольдса при перекачке дизтоплива в магистральной части нефтепродуктопровода по формуле (5.10)

5.Относительная шероховатость труб магистральной части и пе­ реходные числа Рейнольдса по формулам (5.12):

Так как Rej < Re < Rej, то, следовательно в магистральной части т= 0,123, а величина коэффициента р согласно табл. 5.2

Р = 0,0802. ю 0-1271»3-891^ - 0-627 = 0,00698.

6.Так как диаметр магистральной части постоянный, то из фор­ мулы (5.18) гидравлический уклон при Q = 1 м3/с

А = 289,8 + 0 - 34,8-10-6 -15002 + 89,2-10^ -15001'877 = 293,1 м

,1,877

Б= 36001,877 • 89,2 • 10-6 = 422,2 - ■/

м4,631 •

210

Принимаем (Прил.1) стандартный диаметр 133x8 мм. 10.Проверим правильность выбора режима перекачки, исполь­

зуя формулы (5.10), (5.12):

Re = ________ 4-23,4________ = 11795; 3600-3,14-0,117-6-10^

0,2

е = — = 0,00171; 0,117

Так как Re( < Re < Re^ то режим течения в отводе принят пра­ вильно и пересчитывать d3 нет необходимости.

Так как qKp<q, то, следовательно, расслоения нефтепродуктов в отводе не будет.

Пример 6.7. Температура конца кипения бензина по ГОСТ равна 185 °С, а фактическая - 180 °С. Определить предельно допустимую концентрацию дизтоплива плотностью 845 кг/м 3 в этом бензине.

211

Пример 6.8. Температура вспышки дизтоплива по ГОСТ составля­ ет 40 °С, а фактическая - 48 °С. Определить предельно допустимую концентрацию бензина в нем.

Пример 6.9. При последовательной перекачке дизельных топлив Л-05-40 и Л-02-40 образовалась смесь. Определить, каким будет в ней содержание серы при различных способах раскладки, если фак­ тически серы в них соответственно 0,47 % и 0,18 %.

Решение 1. При приеме всей смеси в резервуар с одним из дизельных топ­

лив по формуле (6.29)

Stu = 0 ,5 -(0 ,47 + 0,18) = 0,325 %.

2. При делении смеси пополам задача имеет два ответа, посколь­ ку первая половина смеси принимается во впереди идущий нефте­ продукт, а вторая - в позади идущий.

Если впереди следует Л-05-40, то для первой половины смеси примесью является Л-02-40, и поэтому по формуле (6.29)

SCMl =0,172 0,18 + 0,828-0,47 = 0,420 %.

Для второй половины смеси примесью в этом случае является Л-05-40 и, следовательно,

Scm2 = 0,172 • 0,47 + 0,828 • 0,18 = 0,23 0 %.

Пример 6.10. Рассчитать параметры смеси дизельных топлив с

Решение 1. Плотность смеси по формуле (6.30)

рсм= 835 + 0,35 (840-835) = 836,8 к г/м 3.

2. Находим методом линейной интерполяции величины коэф­ фициентов К„ и К, при Сд= 0,35:

212

3. Кинематическая вязкость смеси по формуле (6.31) vtM= 7,5 • 0,35 + 6,7 • (1 —0,35) —0,2 • (7 ,5 —6,7) = 6,82 MMVC.

4. Температура вспышки смеси по формуле (6.32)

tBCM= 64 • 0,35+60 (1-0,35)-0,194 (64-60)=60,6 °С.

Пример 6.11. Определить объем смеси бензина (рб = 735 кг/м 3) и дизельного топлива (рд = 845 кг/м 3) плотностью р^, = 810 кг/м 3, который можно подмешать к дизельному топливу, имеющему темпе­ ратуру вспышки 68 °С. Объем дизтоплива в резервуаре 4000 м 3, тем­ пература его вспышки по ГОСТу должна быть не менее 62 °С.

то есть 0б= 0,00426.

4.Допустимый объем подкачиваемой к дизельному топливу сме­

213

Пример 6.12. Смесь бензина и дизельного топлива, сведения о которой приведены в примере 6.8, необходимо принять в резервуар, где хранится 7000 м 3 бензина с температурой конца кипения 180 °С. По ГОСТ температура конца кипения не должна превышать 185 °С. Определить, какое количество смеси может быть принято в резерву­ ар без потери качества бензина.

Пример 6.13. В резервуаре с полезным объемом 4800 м 3 хранит­ ся 500 м 3 смеси дизельного топлива (рд = 845 кг/м 3) и бензина (рб = 735 к г/м 3) плотностью рсм = 840 кг/м3, с температурой вспышки 60 °С. Определить, какое количество дизельного топлива с темпера­

214

то есть 06= 0,00313.

4.Необходимый объем дизельного топлива с запасом качества для исправления смеси по формуле (6.37)

_ 500 (0,0455-1)

= 6768 м 3.

Уц_ 0,00313

5.Суммарный объем смеси и добавляемого чистого дизельного топлива

Vcy„ = VCM+ V4 = 500 + 6768 = 7268 м 3.

Так как найденная величина превышает полезный объем резер­ вуара, смесь предварительно надо рассредоточить по двум аналогич­ ным емкостям.

Пример 6.14. Необходимо восстановить качество 400 м3 «тяже­ лого бензина» плотностью рсм = 739 кг/м3 с температурой конца ки­ пения 187 °С. Плотности составляющих смеси принять по данным примера 6.10, а допустимую температуру конца кипения бензина [t^J = 185 °С. Для исправления смеси используется бензин с темпе­ ратурой конца кипения 180 °С.

Решение

1.В данном случае рпр = 845 кг/м 3; рч = 759 кг/м 3, VCM= 400 м 3; tKK=180°C .

2.Допустимая концентрация бензина в дизельном топливе, со­

гласно примера 6.8, 0б = 0,00227. Концентрация дизельного топлива в исходной смеси по формуле (6.33)

З.Необходимый объем бензина с запасом качества для исправле­ ния смеси по формуле (6.37)

4.Суммарный объем смеси и добавляемого бензина

= 400 + 6014 = 6414 м3.

Если полезный объем резервуара с «тяжелым бензином» меньше данной величины, то исправления смеси необходимо производить в нескольких емкостях.

215

7 ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЫСОКОВЯЗКИХ И ВЫСОКОЗАСТЫВАЮЩИХ

ГЛАВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

При технологическом расчете перекачки высо­ ковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов решают­ ся те же задачи, что и при расчете обычных трубопроводов (опреде­ ление оптимальных диаметра и толщ ины стенки трубы, числа перекачивающих станций, расчет режимов эксплуатации), а также находятся оптимальные толщина изоляции и температуры перекач­ ки (при транспортировке с подогревом) или концентрация маловяз­ кого разбавителя (при перекачке в смеси с маловязкой углеводород­ ной жидкостью).

§ 7.1. Тепловой и гидравлический расчеты нензотермическнх трубопроводов

В общем случае в «горячем» трубопроводе мо­ жет быть два режима течения: турбулентный (сразу за пунктом подо­ грева) и ламинарный (непосредственно перед пунктом подогрева). Изменение температуры нефтепродукта по длине участка с турбулен­ тным течением описывается формулой

где Тф —температура окружающей среды (грунта на глубине заложе­ ния трубопровода в ненарушенном тепловом состоянии или темпе­ ратура воздуха, если прокладка подземная); Т х —начальная темпера­ ту р а п о д о гр ева н еф теп родукта; Ш ут — ч и сл о Ш ухова для турбулентного участка (0 < х < у

к* — полный коэффициент теплопередачи от нефтепродукта в окру­

216

жающую среду при турбулентном режиме перекачки; d - внутрен­ ний диаметр трубопровода; i - расстояние между пунктами подо­ грева; Q - объемный расход нефтепродукта плотностью р и удель­ ной теплоемкостью Ср; £т- длина турбулентного участка.

На участке с ламинарным течением изменение температуры неф­ тепродукта описывается формулой

где Т^р - температура, при которой турбулентный режим течения нефтепродукта меняется на ламинарный

u4Q

Т.- температура, при которой известна кинематическая вязкость нефтепродукта v.; Re,,, - критическое число Рейнольдса; для высо­ ковязких нефтей и нефтепродуктов Re^, = 2000; и - крутизна вискограммы, определяемая по формуле (1.10); Шуд - число Шухова при ламинарном режиме

кл —коэффициент теплопередачи в этом случае.

Решая совместно (7.1) и (7.3), получаем формулу для определения конечной температуры нефтепродукта при смешанном режиме течения

т* - т ®)

Протяженность участка с турбулентным режимом течения нахо­ дится из (7.1), при х = £, и Т = Т ¥

Соответственно длина ламинарного участка

дщ

m

Коэффициент теплопередачи для трубопроводов зависит от внут­ реннего а, и внешнего а 2 коэффициентов теплоотдачи, а также от тер­ мического сопротивления стенки трубы, изоляции, отложений и т.п.:

где n —число слоев, учитываемых при расчете; Xj — коэффициенты теплопроводности отложений, стали, трубы, изоляции и т.п.; di? D t - соответственно внутренний и наружный диаметры i-ro слоя; D H- наружный диаметр трубопровода.

Для определения а, при вынужденном движении жидкости име­ ются различные экспериментальные зависимости. Например, по фор­ мулам Михеева:

для ламинарного режима при Ren < ReKp

для турбулентного режима при Ren > 104*

где Хи - коэффициент теплопроводности нефтепродукта; Gr, Рг - числа соответственно Грасгофа и Прандтля:

4 - характерный линейный размер (для вертикальных емкостей £х= h, для горизонтальных емкостей и труб £х = d); Рр - коэффициент объем­ ного расширения нефти; Тп - температура нефтепродукта (средняя), определяемая по формуле (7.22); Тст - температура стенки емкости илитрубы; а - коэффициент температуропроводности нефтепродукта.

Индекс «п» означает, что все физические характеристики нефте­ продукта для вычисления чисел Gr и Рг выбирают при его средней температуре; индекс «ст» - что все физические характеристики выби­ рают при средней температуре стенки трубы или емкости.

Теплофизические характеристики следует рассчитывать по фор­ мулам Крего (1.5), (1.6).

218